讓「膠原蛋白」保護你的關節軟骨
▲活動力絕對是人體保持健康的關鍵，關節不好活力就會下降，越不活動，身體機能的退化就會越快，這是一個惡性循環。（圖／翻攝自pixabay）
今天11月13日是日本的膝蓋日（いい膝の日），我們就來談談怎麼保護好的膝蓋吧。
之前長輩把維骨力當成仙丹吃，其實之前韋恩就談過，維骨力是藥，不能自己亂吃，而且因爲維骨力功效受到醫師等專家的質疑，比如說瑞士伯恩大學發表另一篇研究報告，在針對3803名病患的使用結果做了分析後發現，與安慰劑比較，無論是葡萄糖胺、軟骨素、或是其混和製劑，對關節疼痛及軟骨增生都沒有統計學上有意義的治療效果。因此，他們建議醫療專業人員及醫療保險提供者停止使用或補助這方面的治療。臺灣維骨力已經被踢出健保給付，所以已經沒有那麼紅了。
維骨力是葡萄糖胺的硫酸鹽型，食品可用葡萄糖胺的鹽酸鹽型，但是其功效也是不太明確，所以市面上也已經退流行了。現在市場上關注的重點偏向膠原蛋白的產品。
▲膠原蛋白的分類。（圖／翻攝自韋恩的食農生活）
韋恩對膠原蛋白關注已經很多年，近年來有許多動物或臨牀的研究，相當肯定膠原蛋白對退化性關節炎（尤其是膝關節）的效果，只是膠原蛋白只是一個統稱，而不同的膠原蛋白其實型態、組成都不太一樣，所以功效與建議的劑量大不相同，這邊韋恩就爲大家分析一下：
膠原蛋白是動物體內含量最多的蛋白質，對人體非常重要，它約佔人體蛋白質的25∼35％，相當於人體重量的 6％， 分佈遍及全身各個組織器官，如骨骼、軟骨、韌帶、皮膚、角膜、各種內膜、筋膜等，尤其在人體的皮膚和結締組織中，含有大量的膠原蛋白。膠原蛋白是一種很大型的蛋白質，分子量高達數十萬，以三股螺旋的型態形成很長的纖維，膠原蛋白的特性是有很好的彈性，可以提供人體裡面彈力的結構，可以說是人體裡的張力網。
所以有此一說，撐起高大植物的纖維是纖維素，但是纖維素沒彈性，所以植物無法行動；而撐起動物的纖維的是膠原蛋白，但是膠原蛋白有彈性，所以動物能自由活動，就是靠膠原蛋白。
▲撐起動物纖維的是膠原蛋白，也因膠原蛋白有彈性，所以動物能自由活動，就是靠膠原蛋白。（圖／取自CC0圖庫）
根據研究，一條細細的膠原蛋白纖維，直徑不過0.15公釐，僅僅等於一根比較粗的頭髮這麼細而已，但是竟然可以拉住它2000倍的重量，然後長度最多可以延長爲兩倍之長。可見膠原蛋白驚人的拉力與彈性。
膠原蛋白依照其立體結構可以分成27型，分別位於身體的不同地方，總之，人體需要彈性的地方就需要有膠原蛋白的存在，尤其是結締組織。
所以皮膚需要彈性，就有很豐富的膠原蛋白存在真皮中，肌膚纔會豐潤有彈性；而關節也需要彈性，所以有大量膠原蛋白存在於關節軟骨中，關節才能延展、轉動；而我們的骨骼也需要彈性，否則很容易脆裂，所以也有大量的膠原蛋白存在硬骨裡，與鈣質形成複合結構，讓骨頭既堅強又有韌性。
▲膠原蛋白類型。（圖／翻攝自韋恩的食農生活）
目前作爲營養補充的膠原蛋白可以分爲以下三類：
水解（第二型）膠原蛋白
水解膠原蛋白是作爲營養補充品歷史最長的膠原蛋白，來源現在主要可以分成牛、豬、魚等等，牛豬主要是取其皮或硬骨、軟骨（很多人不知道，其實人體裡膠原蛋白的儲量最高地方之一是骨骼，佔了30%左右）、魚主要是取魚皮。
韋恩提醒，在膠原蛋白的選擇上，牛要注意有沒有狂牛病的問題；豬要注意有沒有非洲豬瘟等問題；魚就要注意有沒有來自水體污染如重金屬、戴奧辛的污染問題。
基本上，這種水解膠原蛋白宣稱第二型其實沒太大意義，因爲膠原蛋白原本的分子量高達數十萬，而依照其立體結構可以分成數十型，但是在水解過程中已經被切成數千分子量的小分子，失去原來的面貌，所以標榜其第幾型已經失去本意。
▲相關研究報指出，發現吃水解膠原蛋白的那一組，其關節機能（如彎曲度、伸展度、旋轉度）都有很明顯的改善。（圖／pixabay）
從1980年代，就有很多科學家研究水解膠原蛋白對關節的功效，到目前爲止，已經有很多研究肯定口服水解膠原蛋白5-10克對關節的活動力，或是對減緩關節疼痛有正面的幫助，所以對退化性關節炎有預防的效果。比如說這份發表於食品與農業科學期刊（Journal of the Science of Food and Agriculture）由日本新田公司與印度學者合作的雙盲對照的臨牀研究A double-blind, placebo-controlled, randomised, clinical study on the effectiveness of collagen peptide on osteoarthritis顯示，針對關節炎患者，每日服用10克的水解膠原蛋白，可以有效改善WOMAC（關節炎）指數，以及降低疼痛指數。
另一篇更早期發表於國際運動醫學期刊（Int. J. Sport Med）由學者Beuker, F. and Rosenfeld, J. 的研究以雙盲的方式，研究 100 位老年病患（平均年齡 62 歲），持續觀察一到六個月。其中給團體中一半老人每天 10g 的水解膠原蛋白，團體另外一半給予安慰劑，並記錄慢性關節功能退化之程度。 結果顯示吃水解膠原蛋白的那一組，其體內有明顯很高的羥基脯胺酸（hydroxyproline）含量（膠原蛋白的主要成份）。在與對照組相比較後，可清楚發現吃水解膠原蛋白的那一組，其關節機能（如彎曲度、伸展度、旋轉度）都有很明顯的改善。
上面提到的羥基脯胺酸（hydroxyproline，Hyp）就是膠原蛋白與其他蛋白質不同之處，蛋白質都是多種胺基酸所組成的，但是唯有膠原蛋白含有特別高的羥基脯胺酸這種特殊胺基酸，所以羥基脯胺酸常作爲膠原蛋白存在的指標。檢驗膠原蛋白含量，也常用羥基脯胺酸的含量再倒推算計算得到膠原蛋白含量。
膠原蛋白最常被人質疑的是，膠原蛋白既然是種蛋白質，那不是被胃酸分解後就沒了嗎？我認爲可以從科學上來反思這種想當然爾的迷思：
▲「禿鷹」堪稱是動物界的鐵胃，胃酸連腐屍都不怕。（圖／翻攝自IUCN官網）
人的胃酸沒那麼強，消化力沒那麼好，所以蛋白質不會100%在胃裡分解。大家思考看看，如果胃像個黑洞，分解力那麼好，那麼我們應該不會因爲病菌而拉肚子了（事實上只有禿鷹纔算是動物界的鐵胃，胃酸連腐屍都不怕，人還差很遠）。或是，人應該不會再擔心食物過敏了，因爲過敏原絕大部分都是蛋白質啊，事實上，還是許多過敏原會接觸到小腸的淋巴細胞，造成過敏反應，甚至造成腸漏症。
也因此，其實人的糞便裡還是有2-3%的蛋白質，通過消化而殘留。所以，蛋白質會在胃裡完全分解爲胺基酸是過度的想像。應該說，蛋白質在胃裡會進行程度不同的分解，產物會有胺基酸、但是也會有胜肽、與少量的蛋白質。
需要完整膠原蛋白才能發揮功效，只不過是以形補形的迷思。事實上，水解膠原蛋白對關節發揮功能，不是靠膠原蛋白的結構，而是靠膠原蛋白裡特有的羥基脯胺酸形成的特殊二胜肽或是三胜肽。學者研究膠原蛋白中的機能性二胜肽：Pro-Hyp（脯胺酸-羥基脯胺酸，俗稱PO）與Hyp-Gly（羥基脯胺酸-甘胺酸，俗稱OG）或是三肽Gly-Pro-Hyp（甘胺酸-脯胺酸-羥基脯胺酸，纔是功效的來源。這些胜肽都要用到膠原蛋白裡特有的羥基脯胺酸，但是佔膠原蛋白的整體量很低，大約只有 0.01%到0.2%左右，但是卻只有補充並消化膠原蛋白後才能得到。根據學者進一步的研究，這些胜肽發揮預防關節軟骨退化的原因是，從細胞實驗及動物實驗的結果顯示，這些胜肽可能可以保護軟骨細胞，讓軟骨細胞免於過度分化與鈣化，進而預防關節軟骨的退化。
膠原蛋白短胜肽
這裡指的是具機能性的二胜肽或是三胜肽，就是前面所提的Pro-Hyp（脯胺酸-羥基脯胺酸，俗稱PO）與Hyp-Gly（羥基脯胺酸-甘胺酸，俗稱OG）或是三肽Gly-Pro-Hyp（甘胺酸-脯胺酸-羥基脯胺酸）等等短胜肽。既然他們纔是有功效的部分，所以也有人透過生技工程無論是經由膠原蛋白酵素處理後，將他們純化濃縮出來，或是經過胺基酸合成的方法，生產這些短胜肽，但是因爲處理成本很高，所以難以商業化，還是不如吃水解膠原蛋白，讓身體自己靠消化分離出這些短胜肽比較經濟。
▲從細胞實驗及動物實驗的結果顯示，這些胜肽可能可以保護軟骨細胞，讓軟骨細胞免於過度分化與鈣化，進而預防關節軟骨的退化。（圖／pixabay）
非變性第二型膠原蛋白
近年來，有哈佛學者對膠原蛋白做了更深一層的研究，發明了非變性的第二型膠原蛋白的生產方式。非變性的膠原蛋白就是維持了膠原蛋白的原來的立體結構，所以保留了膠原蛋白的大分子，這樣的分子保留了膠原蛋白三股螺旋的特性。而經過研究，這樣的非變性第二型膠原蛋白與上面講的水解膠原蛋白的效果很不一樣，每天只要40毫克，就可以發揮預防關節退化的效果。而這非變性的第二型膠原蛋白還有一個特色，就是隻能萃取自雞胸軟骨。
根據學者發表在期刊的研究結果顯示，每天服用40毫克的非變性第二型膠原蛋白（原料名爲UC-II）可以在WOMAC （退化性關節炎指數）獲得降低，同時疼痛指數也可以明顯降低，而對比葡萄糖胺+軟骨素的對照組，改善程度可以達到2-3倍。而爲什麼這樣低的量，還可以發揮這樣的有效的特性呢？學者依據細胞實驗的成果推論，這是因爲非變性第二型膠原蛋白會刺激小腸的培氏斑塊（Peyer’s patch），培氏斑塊屬於淋巴系統之一，負責人體的免疫反應，受非變性第二型膠原蛋白刺激會引發調節T細胞的反應，這個調節T細胞會抑制關節軟骨的發炎，減少人體關節軟骨因爲發炎而被自體酵素分解的情形，讓軟骨組織得以有增生復原的機會，所以可以有效預防關節軟骨的退化。
但是，這下子同樣的問題又來了，這麼大的非變性第二型膠原蛋白分子，如何通過胃酸？學者在另一項研究特別探討此事，發現在模擬胃酸以及胰蛋白酵素的環境下，這個非變性第二型膠原蛋白在90分鐘後還可以保留47%，這樣的時間早就足以讓食物從胃部排空進入小腸了。
▲怕關節磨損而不運動是錯誤的，但是也不能從事過度劇烈的運動，以免關節有過度的負擔。（圖／Pakutaso）
以上介紹了膠原蛋白對於預防關節退化的功效，希望對大家有所幫助。當然預防關節退化絕對不是隻靠補充膠原蛋白就能達到，而是應該配合整體的健康生活型態，包括：
保持規律的運動習慣，軟骨需要運動刺激以及維持體液循環，纔能有良好的新陳代謝，怕關節磨損而不運動是錯誤的，但是也不能從事過度劇烈的運動，以免關節有過度的負擔。
良好的熱身很重要，運動前一定要熱身，尤其是天氣冷時。因爲軟骨處沒有血管，新陳代謝很慢，所以要充分熱身才能讓關節液對軟骨組織有很好的潤滑效果。
補充抗氧化劑，運動會產生很多自由基，平日多補充新鮮蔬果，吸收天然的抗氧化劑如花青素，或是魚油的DHA都對預防氧化很好。
補充益生菌，近來很多研究發現，腸道好菌可以抑制發炎，對預防關節退化也有直接的效果。
活動力絕對是人體保持健康的關鍵，關節不好活力就會下降，越不活動，身體機能的退化就會越快，這是一個惡性循環。所以常保活動力，就是常保年輕活力之道。
屬於你的關節保護小幫手！
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